混凝土拱坝施工期温度场与应力场有限元分析

论文摘要

温度荷载是拱坝的主要荷载之一,及时准确地掌握拱坝在施工期温度场和温度应力场,对大坝施工有着重要的意义。因此,混凝土拱坝施工期的温度场和应力场仿真计算就成为一个重要的研究课题。论文根据混凝土拱坝施工的特点,提出用国际通用大型有限元软件对其进行施工期温度场和应力场仿真分析,并将软件的有关功能加以组合,综合考虑了外界气温变化、水泥水化热随龄期变化、不同的浇筑温度及分层的实际影响,提出了仿真实现过程。在上述工作的基础上,论文对混凝土拱坝按给定的施工进度模拟施工过程,计算施工期温度场和应力场,并对其分布及发展规律作了全面研究,得出了一些有益的结论。克田拱坝是位于云南省境内的一座拱坝。论文对这座混凝土拱坝施工期的温度场和应力场作了仿真计算,得出了浇筑温度、混凝土水化热和外界气温对施工期温度场影响很大、坝体下部降温过程较慢等结论,为拱坝在施工中采取相应的温控措施提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土拱坝温度场应力场分析的重要性
• 1.2 拱坝温度场应力场研究概况及发展趋势
• 1.3 问题的提出及研究意义
• 1.4 本文研究内容和方法
• 第二章 混凝土温度场计算理论
• 2.1 拱坝的温度场描述
• 2.1.1 温度场的定义
• 2.1.2 混凝土拱坝的三个特征温度场
• 2.2 热学基本原理
• 2.2.1 热传导方程
• 2.2.2 温度场中的几个基本概念
• 2.2.3 初始条件和边界条件
• 2.2.4 边界条件的近似处理
• 2.3 混凝土的热学性能
• 2.3.1 混凝土的基本热学性能
• 2.3.2 水泥水化热与混凝土绝热温升
• 2.3.3 混凝土的浇筑温度
• 2.4 影响混凝土温度场的一些因素
• 2.4.1 气温
• 2.4.2 库水温度
• 2.4.3 外界温度变化的影响
• 2.5 温度场计算的方法
• 2.5.1 Fourier的热传导方程求解
• 2.5.2 有限差分法
• 2.5.3 有限单元法
• 2.5.4 半经验半理论公式
• 第三章 混凝土温度应力理论
• 3.1 温度应力基本方程
• 3.2 混凝土温度及应力的变化过程
• 3.2.1 混凝土温度变化过程
• 3.2.2 混凝土温度应力发展过程
• 3.3 混凝土温度应力分类
• 3.4 混凝土温度应力分析
• 3.5 拱坝温度应力的有限元解法
• 3.6 混凝土徐变温度应力分析
• 3.6.1 混凝土的变形
• 3.6.2 混凝土的徐变变形
• 3.6.3 混凝土温度徐变应力分析的有限单元法
• 第四章 混凝土拱坝温度场及应力场有限元分析过程
• 4.1 有限元软件简介及在本文中的应用
• 4.1.1 有限元软件简介
• 4.1.2 有限元分析过程
• 4.1.3 生死单元功能
• 4.1.4 热分析方法
• 4.2 有限元仿真分析方法及流程图
• 4.2.1 仿真分析方法
• 4.2.2 仿真分析流程图
• 第五章 克田拱坝温度场应力场有限元仿真分析
• 5.1 基本资料
• 5.1.1 工程简介
• 5.1.2 气象资料
• 5.1.3 拱坝浇筑方案
• 5.1.4 基岩及混凝土
• 5.1.5 基本参数
• 5.1.6 边界条件
• 5.2 克田拱坝温度场和应力场仿真分析
• 5.2.1 有限元模型
• 5.2.2 温度场和应力场仿真分析
• 5.3 温度场和应力场结果分析
• 5.3.1 温度场结果分析
• 5.3.2 应力场结果分析
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （攻读硕士学位期间发表的论文）